太阳能电池培训手册(下)(推荐文档)
太阳能电池培训手册样本
第一章太阳电池工作原理和基本特性1.1半导体物理基本1.1.1半导体性质世界上物体如果以导电性能来区别，有容易导电，有不容易导电。
容易导电称为导体，如金、银、铜、铝、铅、锡等各种金属；不容易导电物体称为绝缘体，常用有玻璃、橡胶、塑料、石英等等；导电性能介于这两者之间物体称为半导体，重要有锗、硅、砷化镓、硫化镉等等。
众所周知，原子是由原子核及其周边电子构成，某些电子脱离原子核束缚，可以自由运动时，称为自由电子。
金属之因此容易导电，是由于在金属体内有大量可以自由运动电子，在电场作用下，这些电子有规则地沿着电场相反方向流动，形成了电流。
自由电子数量越多，或者它们在电场作用下有规则流动平均速度越高，电流就越大。
电子流动运载是电量，咱们把这种运载电量粒子，称为载流子。
在常温下，绝缘体内仅有很少量自由电子，因而对外不呈现导电性。
半导体内有少量自由电子，在某些特定条件下才干导电。
半导体可以是元素，如硅（Si）和锗（Ge），也可以是化合物，如硫化镉（OCLS）和砷化镓（GaAs），还可以是合金，如Ga x AL1-x As，其中x为0-1之间任意数。
许多有机化合物，如蒽也是半导体。
半导体电阻率较大（约10-5≤ρ≤107Ω⋅m），而金属电阻率则很小（约10-8~10-6Ω⋅m），绝缘体电阻率则很大（约ρ≥108Ω⋅m）。
半导体电阻率对温度反映敏捷，例如锗温度从200C升高到300C，电阻率就要减少一半左右。
金属电阻率随温度变化则较小，例如铜温度每升高1000C，ρ增长40%左右。
电阻率受杂质影响明显。
金属中具有少量杂质时，看不出电阻率有多大变化，但在半导体里掺入微量杂质时，却可以引起电阻率很大变化，例如在纯硅中掺入百万分之一硼，硅电阻率就从2.14⨯103Ω⋅m减小到0.004Ω⋅m左右。
金属电阻率不受光照影响，但是半导体电阻率在恰当光线照射下可以发生明显变化。
1.1.2半导体物理基本1.1.2.1能带构造和导电性半导体许多电特性可以用一种简朴模型来解释。
太阳能电池基本知识培训
Solar basic technology training太阳能基本知识培训Contents：内容：1.Silicon refining process硅的提炼过程2.Wafer types and its productive process硅片的种类及其生产过程3.Solar cell productive process&Important parameters of solar cell太阳能电池片生产流程和太阳能电池的重要参数4.PV modules productive process太阳能组件工艺流程5.Benefit of using back contact modules&description of different types of PVcell modules背结式太阳能电池的优点以及不同类型的太阳能电池模组的描述The detail is as follows：详细介绍如下：1.Silicon purifyingprocess硅的提纯过程Mine 硅矿Silica stone 硅石Metallic silica金属硅Polycrystalline silicon多晶硅 Mono-crystalline silicon 单晶硅2.Wafertypes and its productiveprocess硅片的种类及其生产过程①Wafer types硅片种类 N type silicon N型硅（doping with boron掺杂硼）Mono-crystalline silicon 单晶硅:P type silicon P型硅（doping withphosphorus掺杂磷）Poly-crystalline silicon 多晶硅：P type silicon P型硅② Wafer productive process硅片生产过程1)Silicon powder硅粉2)heated it up and melting it make it to fluid in a chamber在密封的腔体中加热使其熔化3)doping with boron (P type) or phosphorus (N type)掺杂硼（P型硅）或者磷（N型硅）4)castit, became ingot在特殊的炉子里铸造形成硅锭5)cut it into pieces ,the wafer is formatted!切割成片，硅片形成了Detailed illustration is as follows详细图解如下The cutting step detailed illustration is as follows 切片详细图解如下3.Solar cell productive process太阳能电池片生产流程1）.Clean (etching)清洗腐蚀2). Texturizing制绒Mono-crystalline silicon& Poly-crystalline silicon texturizing 单晶硅与多晶硅制绒Mono-crystalline silicon texturizing with alkali Poly-crystalline silicon texturizing with acid 单晶硅碱制绒多晶硅酸制绒3）.Doping form PN junction掺杂，形成PN结Process of doping with phosphorus in diffusion furnace在扩散炉里进行磷扩散的工艺Diffusion purpose ：form PN junction扩散目的：形成PN结4）.PSG(phosphorus silicate glass) etch 去磷硅玻璃Use HF to remove the surface PSG 用氢氟酸去掉表面生成的PSG5）.Edge isolation （Use chemical reagent to remove both sides and bottom useless N type layer）边缘刻蚀（去掉两边和底部掺杂形成的N型层，使硅片上下表面绝缘）6）.PECVD deposition (SINx coating) ARC(Anti-reflective coating), passivationPECVD 淀积氮化硅薄膜:减反射，钝化作用7）Metalization （Screen print）丝网印刷Front side print Back side print正面印刷背面印刷8）.Firing (烧结)9）.Test and sort(测试分选)Major parameters of the solar cell太阳能电池的主要参数I sc：short circuit current 短路电流Voc：open circuit voltage 开路电压Imax：maximum operating current 最大工作电流Vmax：maximum operating voltage 最大工作电压P max：maximum operating power 最大工作功率FF: fill factor 填充因子 FF=P max/I sc*VocEff: efficiency 效率 EFF=cell output/light radiation power Rs: series resistance 串联电阻Rsh: shunt series 并联电阻The circuit model of solar cell is as follows：太阳能电池等效电路模型如下：Rs must be as low as possible , Rsh must be as high as possible 串联电阻越小越好，并联电阻越大越好5. PV modules productive process太阳能组件工艺流程1）.Tabbing & stringing串接固定2). Stack-up 叠层Detail is as follows (详细描述如下)3）.Lamination/ AOI inspection层压/自动光学检测4）.Trimming (修边，去掉边缘挤压出的EVA)5）.Framing (装框)6）.Junction box（装接线盒，电池正负极由此导出与外界电路相连）7）Testing（测试）Tester （测试仪） Tested curve and data（测试曲线和数据）8）Clean（组件清洗）Clean the surface and the edge ofthe cell module对电池片表面和边缘进行清洗9）.Sort (分类)According to the electrical performance parameters to sort the cell modules根据最终电气性能参数对电池模组进行分类5. Benefit of using back contact modules&description of different types of PVcell modules背结式太阳能电池的优点以及不同类型的太阳能电池模组的描述1).Back contact solar cell modules description2).Benefit of using back contact solar modules使用背结式太阳能电池模组的优点•With a simple physical change to the H-type cell对传统的H型电池进行物理改造–0.2% abs. cell efficiency increase due to less shadowing–由于阴影面积减少，电池片效率能提高0.2%–0.1 – 0.2% abs. cell efficiency increase due to lower series resistance–由于串联电阻的减少，电池片的效率可以提高0.1%-0.2% •Depending on the process cell Eff >17% on mc-Si and > 18.5% on Cz-Si•基于这个制程，多晶硅电池片效率可以达到17%以上，单晶硅电池片可以达到18.5%以上•Less than 1% power loss from cell to module can be achieved•从电池片到模组的功率损失在1%以下•Manufacturing cost is € 0.02/Wp lower than H-type module•制造成本每瓦比传统型电池片低0.02欧元。
太阳能全面培训资料
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多晶硅太阳电池生产流程
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直拉法拉制单晶示意图及单晶炉
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非晶硅太阳电池：一般采用高 频辉光放电等方法使硅烷气体 分解沉积而成。一般在P层与N 层之间加入较厚的I层。非晶硅 太 阳 电 池 的 厚 度 不 到 1μm ， 不 足晶体硅太阳电池厚度的1/100， 降低制造成本。目前转换效率 为5%--8%，最高效率达14.6%， 层叠的最高效率可达21.0%。
晶体又分为单晶体和多晶体。整块材料从头到尾都按同以规则作周期 性排列的晶体，称为单晶体。整个晶体由多个同样成分、同样晶体结构的 小晶体（即晶粒）组成的晶体，称为多晶体。
硅材料有多种形态，按晶体结构，可分为单晶硅、多晶硅和非晶硅。
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单晶硅：
原子在整个晶体中排列有序
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多晶硅：
将PN结两端用导线连起来，电路中有电流流过，电流的方向由P 区流经外电路至N区。若将外电路断开，就可测出光生电动势。
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2 太阳能电池的结构
硼扩散层 P-N结 N型硅片
P型电极 电极
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1.2 太阳能电池发展概况
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原子在微米数量级排列有序
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非晶硅：
原子在原子尺度上排列有序 短程序包含： 1、近邻原子的种类和数目； 2、近邻原子之间的距离（键长）； 3、近邻原子的几何方位（键角）；
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单晶、多晶和非晶体原子排列
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2.2 晶体结构和取向
构成晶体的最小重复单元为原胞，原胞包含有重现晶体中原子位置所需的
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太阳能电池的效率与限制因素
01
太阳能电池的效率是指将太阳能转换成电能的比率，通常在10%-20%之间。
02
限制太阳能电池效率的因素包括：太阳光的吸收率、温度、污染物等。
03
提高太阳能电池效率的方法包括：使用更高效的太阳能电池板、优化太阳能电 池板的角度和方向、保持太阳能电池板的清洁等。
03
太阳能电池的生产流程
我国太阳能电池产业发展迅速，产量和装机量均位居全球首位，技术水平不断提 升，产业链不断完善。
发展目标
我国政府提出了“千家万户沐光行动”和“光伏扶贫”等计划，目标是到2030年 ，太阳能电池装机容量达到500GW，可再生能源电力装机占电力总装机比重达 到35%左右。
太阳能电池技术的发展趋势与挑战
发展趋势
2023
太阳能电池培训资料
汇报人：
目录
• 太阳能电池简介 • 太阳能电池的工作原理 • 太阳能电池的生产流程 • 太阳能电池的材料与结构 • 太阳能电池市场与前景 • 太阳能电池的安装与维护
01
太阳能电池简介
太阳能电池的发展历程
1 2
第一代太阳能电池
硅太阳能电池，发展时间最长，技术最成熟， 目前占据主导地位。
农业和农村应用
移动能源
太阳能光伏发电系统为灌溉、温室等设施提 供电力，促进农业现代化。
太阳能充电站、太阳能汽车、太阳能船舶等 为移动设备提供清洁可再生的能源。
02
太阳能电池的工作原理
光电效应
1
光电效应是指光照射到物质表面时，物质会吸 收光能，并释放电子，产生电流。
2
在太阳能电池中，光电效应是利用光能转化为 电能的基本原理。
3
太阳能电池表面的太阳能吸收层会吸收太阳光 ，产生电子和空穴对，这些电子和空穴对进一 步形成电流。
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金属化处理
在薄膜上形成金属电极，以收集和导引产生的电流。
薄膜沉积
在基板上沉积光伏材料薄膜，以增加太阳能电池的转换效率。
材料准备
制备光伏材料，如单晶硅、多晶硅等。
基板处理
清洗、干燥和加工基板，使其适合太阳能电池的制造。
损坏
太阳能电池板在使用过程中可能会受到损坏，如被冰雹、闪电等自然灾害损坏。解决方法包括加强保护措施，以及定期检查和维护太阳能电池板。
发展趋势
中国太阳能电池市场现状及发展趋势
主要竞争者
目前，太阳能电池行业的主要竞争者包括中国、美国和欧洲的企业，其中中国的企业数量最多，且市场份额最大。
竞争格局
太阳能电池行业的竞争格局呈现出多元化的特点，既有大型跨国企业，也有一些具有创新能力和技术优势的中小企业。这些企业在市场上展开激烈的竞争，推动着太阳能电池技术的不断进步和成本的不断降低。
输出功率
太阳能电池板的尺寸和形状因应用场景而异，如平板型、曲面型等。这些因素会影响太阳能电池板的安装和使用。
尺寸和形状
太阳能电池板主要由光伏材料制成，如单晶硅、多晶硅等。制造工艺流程会影响产品的性能和成本。
材料和制造工艺
太阳能电池的制造工艺流程
封装和测试
将太阳能电池封装在保护壳内，并进行性能测试，以确保其符合规格要求。
海洋领域
太阳能电池在海洋领域的应用包括太阳能船、太阳能灯塔等。它们为海上运输和海上作业提供清洁、可持续的能源。
02
太阳能电池技术
太阳能电池的技术参数
太阳能电池板将太阳能转换为电能的效率，通常以百分比表示。一般来说，转换效率越高，性能越好。
转换效率
太阳能电池板在单位时间内输出的电能，通常以瓦特（W）表示。输出功率越高，可以提供的电能越多。
太阳能电池工艺培训资料
太阳能电池工艺培训资料太阳能电池工艺培训资料（一）太阳能电池是一种利用光能直接转化为电能的装置。
它由太阳能电池片、电池片的支架、防雨辐射、运行电的电缆线和控制器等构成。
太阳能电池的核心是太阳能电池片，是将太阳能直接转化为电能的关键部分。
太阳能电池片是一种半导体器件，通常由硼、磷、硅等材料制成。
它的制作过程非常复杂，需要经过多道工序。
首先，要获得纯净的硅材料，这涉及到硅矿石的提取和纯化过程。
然后，在高温下，将硅材料与掺杂剂进行混合，形成硅片。
接下来，通过切割、抛光和腐蚀等工艺，制成太阳能电池片。
太阳能电池片制作完毕后，还需要进行电池片支架的安装。
支架有助于维持电池片的稳定性，同时提供了对光线的聚焦效果，从而提高了太阳能电池片的效率。
支架的材料通常使用铝合金或不锈钢，以保证其强度和耐腐蚀性。
为了保证太阳能电池的正常运行，还需要对电池进行防雨辐射处理。
这是为了防止电池在恶劣天气条件下受到水分和紫外线的侵蚀，从而提高电池的使用寿命。
一般来说，防雨辐射处理采用特殊的涂层或覆盖物来实现。
运行电的电缆线用于将太阳能电池片产生的电能输送到负载上。
这需要选择合适的电缆线材料，同时注意电缆线的长度和传输效率。
通常，铜线被广泛应用于太阳能电池系统中，因为它具有较低的电阻和较好的导电性能。
为了对太阳能电池系统进行合理的控制和管理，还需要安装控制器。
控制器可以监测太阳能电池产生的电能，并根据实际情况进行调节，以确保系统的正常运行和最大化太阳能电池的效能。
总的来说，太阳能电池工艺是一个复杂而精细的过程，需要掌握一系列的技术和技能。
通过合理的制作和安装，可以提高太阳能电池系统的效率和使用寿命。
同时，也有助于推动太阳能产业的发展和应用，为可持续能源的利用做出贡献。
太阳能电池工艺培训资料（二）太阳能电池是一种利用光能直接转化为电能的装置。
它的制作过程非常复杂，需要经过多道工序。
首先，要获得纯净的硅材料，这涉及到硅矿石的提取和纯化过程。
太阳电池培训手册
第一章太阳电池的工作原理和基本特性1.1半导体物理基础1.1.1半导体的性质世界上的物体如果以导电的性能来区分，有的容易导电，有的不容易导电。
容易导电的称为导体，如金、银、铜、铝、铅、锡等各种金属；不容易导电的物体称为绝缘体，常见的有玻璃、橡胶、塑料、石英等等；导电性能介于这两者之间的物体称为半导体，主要有锗、硅、砷化镓、硫化镉等等。
众所周知，原子是由原子核及其周围的电子构成的，一些电子脱离原子核的束缚，能够自由运动时，称为自由电子。
金属之所以容易导电，是因为在金属体内有大量能够自由运动的电子，在电场的作用下，这些电子有规则地沿着电场的相反方向流动，形成了电流。
自由电子的数量越多，或者它们在电场的作用下有规则流动的平均速度越高，电流就越大。
电子流动运载的是电量，我们把这种运载电量的粒子，称为载流子。
在常温下，绝缘体内仅有极少量的自由电子，因此对外不呈现导电性。
半导体内有少量的自由电子，在一些特定条件下才能导电。
半导体可以是元素，如硅（Si）和锗（Ge），也可以是化合物，如硫化镉（OCLS）和砷化镓（GaAs），还可以是合金，如Ga x AL1-x As，其中x为0-1之间的任意数。
许多有机化合物，如蒽也是半导体。
半导体的电阻率较大（约10-5ρ107Ω⋅m），而金属的电阻率则很小（约10-810-6Ω⋅m），绝缘体的电阻率则很大（约ρ108Ω⋅m）。
半导体的电阻率对温度的反应灵敏，例如锗的温度从200C升高到300C，电阻率就要降低一半左右。
金属的电阻率随温度的变化则较小，例如铜的温度每升高1000C，ρ增加40%左右。
电阻率受杂质的影响显著。
金属中含有少量杂质时，看不出电阻率有多大的变化，但在半导体里掺入微量的杂质时，却可以引起电阻率很大的变化，例如在纯硅中掺入百万分之一的硼，硅的电阻率就从2.14⨯103Ω⋅m减小到0.004m左右。
金属的电阻率不受光照影响，但是半导体的电阻率在适当的光线照射下可以发生显著的变化。
光伏发电培训资料完整版学习资料
光伏光伏发电培训资料完整版1、什么叫单晶片单晶片即硅的单晶体，具有基本完整的点降结构的晶体是一种良好的半导体材料用于制造半导体器材，太阳能电池等。
1.什么叫多晶片答：几个不同的类型的半导体组成的半导体晶片。
2.是单晶片好还是多晶片好答：单晶体硅片内部只由一个晶料粒组成，而多晶片由多种晶料粒构成。
单晶硅片的转化效率比多晶硅片的要高，一般高出2%以上当然价格也要高一些，单晶价格比多晶高，效率也高，综合性价比多晶在高气温下的效率衰减比单晶的要小得多。
5单晶电池板与多晶电池板的外观区别答：单晶电池板：偏黑色，电池片之间有空隙，整块板子看起来有白点。
多晶电池板：偏蓝色、片与片之间容易出现跳色，电池片之间没有空隙，整块板子看起来很一致,板与板之间但是容易出现色差。
6、单晶和多晶哪个发电量大答：同功率的光伏板发电量一样的。
7、中国一线品牌的光伏板有哪些厂家答：天合、英利、晶澳等8、1KW一年发多少度电(以江苏地区为例，全国各区域不同)答：一个月115*12一年=1380°9、说出3KW到10KW平均多少瓦售多少钱答：3.18KW：2.7988万 5.3KW：4.5188万10.6KW:8.588810、说出每KW受光面积是多少答：高1.64M*宽0.922*4块板=6.50752≈6.5平方米11、说出每KW平顶安装面积大约是多少答：每千瓦平顶安装面积大约是11-12平米12、说出每KW别墅平顶安装面积大约是多少答：每千瓦别墅顶安装面积大约是8平方米（斜顶的）13、分布式光伏发电有哪些部件组成答：光伏板、汇流箱、逆变器、电源线、支架14、什么叫并网发电？什么叫离网发电？答：1、并网发电就是指，光伏发电经过逆变器变为交流电，通过升压或直接低压接入电网，由电网对电能进行调度使用。
2、离网发电就是指，光伏发电系统发出来的电存储到蓄电池，通过逆变器变为交流电供用电设备直接使用或者不经过逆变器直接供直流用电设备，用电并不与电网相连，适用于山区、无电区、海岛。
太阳能电池培训手册【下】
第一部分地面太阳电池发电系统太阳电池发电系统（又称光伏发电系统），按其使用场所不同，可分为空间应用和地面应用两大类。
在地面可以作为独立的电源使用，也可以与风力发电机或柴油机等组成混合发电系统，还可以与电网联接，向电网输送电力。
目前应用比较广泛的光伏发电系统主要是作为地面独立电源使用。
第一节独立光伏系统系统概述通常的独立光伏发电系统主要由太阳电池方阵、蓄电池、控制器以及阻塞二极管组成，其方框图如下：１．１．１太阳电池方阵方阵的作用是将太阳辐射能直接转换成电能，供给负载使用。
一般由若干太阳电池组件按一定方式连接，再配上适当的支架及接线盒组成。
１．１．２蓄电池组蓄电池组是太阳电池方阵的贮能装置，其作用是将方阵在有日照时发出的多余电能贮存起来，在晚间或阴雨天供负载使用。
在光伏发电系统中，蓄电池处于浮充放电状态，夏天日照量大，除了供给负载用电外，还对蓄电池充电；在冬天日照量少，这部分贮存的电能逐步放出，在这种季节性循环的基础上还要加上小得多的日循环，白天方阵给蓄电池充电，（同时方阵还要给负载用电），晚上则负载用电全部由蓄电池供给。
因此，要求蓄电池的自放电要小，而且充电效率要高，同时还要考虑价格和使用是否方便等因素。
常用的蓄电池有铅酸蓄电池和硅胶蓄电池，要求较高的场合也有价格比较昂贵的镍镉蓄电池。
１．１．３控制器在不同类型的光伏发电系统中控制器各不相同，其功能多少及复杂程度差别很大，需根据发电系统的要求及重要程度来确定。
控制器主要由电子元器件、仪表、继电器、开关等组成。
在简单的太阳电池，蓄电池系统中，控制器的作用是保护蓄电池，避免过充，过放。
若光伏电站并网供电，控制器则需要有自动监测、控制、调节、转换等多种功能。
如果负载用的是交流电，则在负载和蓄电池间还应配备逆变器，逆变器的作用就是将方阵和蓄电池提供的低压直流电逆变成220伏交流电，供给负载使用。
１．１．４阻塞二极管也称作为反充二极管或隔离二极管，其作用是利用二极管的单向导电性阻止无日照时蓄电池通过太阳电池方阵放电。
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第一章太阳电池的工作原理和基本特性1.1半导体物理基础1.1.1半导体的性质世界上的物体如果以导电的性能来区分，有的容易导电，有的不容易导电。
容易导电的称为导体，如金、银、铜、铝、铅、锡等各种金属；不容易导电的物体称为绝缘体，常见的有玻璃、橡胶、塑料、石英等等；导电性能介于这两者之间的物体称为半导体，主要有锗、硅、砷化镓、硫化镉等等。
众所周知，原子是由原子核及其周围的电子构成的，一些电子脱离原子核的束缚，能够自由运动时，称为自由电子。
金属之所以容易导电，是因为在金属体内有大量能够自由运动的电子，在电场的作用下，这些电子有规则地沿着电场的相反方向流动，形成了电流。
自由电子的数量越多，或者它们在电场的作用下有规则流动的平均速度越高，电流就越大。
电子流动运载的是电量，我们把这种运载电量的粒子，称为载流子。
在常温下，绝缘体内仅有极少量的自由电子，因此对外不呈现导电性。
半导体内有少量的自由电子，在一些特定条件下才能导电。
半导体可以是元素，如硅（Si）和锗（Ge），也可以是化合物，如硫化镉（OCLS）和砷化镓（GaAs），还可以是合金，如Ga x AL1-x As，其中x为0-1之间的任意数。
许多有机化合物，如蒽也是半导体。
半导体的电阻率较大（约10-5ρ107Ω⋅m），而金属的电阻率则很小（约10-810-6Ω⋅m），绝缘体的电阻率则很大（约ρ108Ω⋅m）。
半导体的电阻率对温度的反应灵敏，例如锗的温度从200C升高到300C，电阻率就要降低一半左右。
金属的电阻率随温度的变化则较小，例如铜的温度每升高1000C，ρ增加40%左右。
电阻率受杂质的影响显著。
金属中含有少量杂质时，看不出电阻率有多大的变化，但在半导体里掺入微量的杂质时，却可以引起电阻率很大的变化，例如在纯硅中掺入百万分之一的硼，硅的电阻率就从2.14⨯103Ω⋅m减小到0.004m左右。
金属的电阻率不受光照影响，但是半导体的电阻率在适当的光线照射下可以发生显著的变化。
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第一章太阳电池的工作原理和基本特性1.1半导体物理基础1.1.1半导体的性质世界上的物体如果以导电的性能来区分，有的容易导电，有的不容易导电。
容易导电的称为导体，如金、银、铜、铝、铅、锡等各种金属；不容易导电的物体称为绝缘体，常见的有玻璃、橡胶、塑料、石英等等；导电性能介于这两者之间的物体称为半导体，主要有锗、硅、砷化镓、硫化镉等等。
众所周知，原子是由原子核及其周围的电子构成的，一些电子脱离原子核的束缚，能够自由运动时，称为自由电子。
金属之所以容易导电，是因为在金属体内有大量能够自由运动的电子，在电场的作用下，这些电子有规则地沿着电场的相反方向流动，形成了电流。
自由电子的数量越多，或者它们在电场的作用下有规则流动的平均速度越高，电流就越大。
电子流动运载的是电量，我们把这种运载电量的粒子，称为载流子。
在常温下，绝缘体内仅有极少量的自由电子，因此对外不呈现导电性。
半导体内有少量的自由电子，在一些特定条件下才能导电。
半导体可以是元素，如硅（Si）和锗（Ge），也可以是化合物，如硫化镉（OCLS）和砷化镓（GaAs），还可以是合金，如Ga x AL1-x As，其中x为0-1之间的任意数。
许多有机化合物，如蒽也是半导体。
半导体的电阻率较大（约10-5ρ107Ω⋅m），而金属的电阻率则很小（约10-810-6Ω⋅m），绝缘体的电阻率则很大（约ρ108Ω⋅m）。
半导体的电阻率对温度的反应灵敏，例如锗的温度从200C升高到300C，电阻率就要降低一半左右。
金属的电阻率随温度的变化则较小，例如铜的温度每升高1000C，ρ增加40%左右。
电阻率受杂质的影响显著。
金属中含有少量杂质时，看不出电阻率有多大的变化，但在半导体里掺入微量的杂质时，却可以引起电阻率很大的变化，例如在纯硅中掺入百万分之一的硼，硅的电阻率就从2.14⨯103Ω⋅m减小到0.004m左右。
金属的电阻率不受光照影响，但是半导体的电阻率在适当的光线照射下可以发生显著的变化。
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第一部分地面太阳电池发电系统太阳电池发电系统（又称光伏发电系统），按其使用场所不同，可分为空间应用和地面应用两大类。
在地面可以作为独立的电源使用，也可以与风力发电机或柴油机等组成混合发电系统，还可以与电网联接，向电网输送电力。
目前应用比较广泛的光伏发电系统主要是作为地面独立电源使用。
1.1太阳电池方阵方阵的作用是将太阳辐射能直接转换成电能，供给负载使用。
一般由若干太阳电池组件按一定方式连接，再配上适当的支架及接线盒组成。
1.2蓄电池组蓄电池组是太阳电池方阵的贮能装置，其作用是将方阵在有日照时发出的多余电能贮存起来，在晚间或阴雨天供负载使用。
在光伏发电系统中，蓄电池处于浮充放电状态，夏天日照量大，除了供给负载用电外，还对蓄电池充电；在冬天日照量少，这部分贮存的电能逐步放出，在这种季节性循环的基础上还要加上小得多的日循环，白天方阵给蓄电池充电，（同时方阵还要给负载用电），晚上则负载用电全部由蓄电池供给。
因此，要求蓄电池的自放电要小，而且充电效率要高，同时还要考虑价格和使用是否方便等因素。
常用的蓄电池有铅酸蓄电池和硅胶蓄电池，要求较高的场合也有价格比较昂贵的镍镉蓄电池。
1.3控制器在不同类型的光伏发电系统中控制器各不相同，其功能多少及复杂程度差别很大，需第一节独立光伏系统系统概述通常的独立光伏发电系统主要由太阳电池方阵、其方框图如下：蓄电池、控制器以及阻塞二极管组成,阻塞二极管根据发电系统的要求及重要程度来确定。
控制器主要由电子元器件、仪表、继电器、开关等组成。
在简单的太阳电池，蓄电池系统中，控制器的作用是保护蓄电池，避免过充，过放。
若光伏电站并网供电，控制器则需要有自动监测、控制、调节、转换等多种功能。
如果负载用的是交流电，则在负载和蓄电池间还应配备逆变器，逆变器的作用就是将方阵和蓄电池提供的低压直流电逆变成220伏交流电，供给负载使用。
1.4阻塞二极管也称作为反充二极管或隔离二极管，其作用是利用二极管的单向导电性阻止无日照时蓄电池通过太阳电池方阵放电。
对阻塞二极管的要求是工作电流必须大于方阵的最大输出电流，反向耐压要高于蓄电池组的电压。
在方阵工作时，阻塞二极管两端有一定的电压降，对硅二极管通常为0.6亠0.8 ;肖特基或锗管0.3V左右。
第二节太阳电池组件太阳电池是将太阳光直接转换为电能的最基本元件。
但单体太阳电池是不能直接做为电源使用的。
因为单体电池薄而脆，容易碎裂，其电极的耐湿，耐腐蚀性能也还不能满足长期裸露使用的要求，而且单体太阳电池的工作电压太低，远不能满足一般用电设备的电压要求。
因而需根据使用要求将若干单体电池进行适当的连接并经过封装后，组成一个可以单独对外供电的最小单元即组件。
1.2. 1组件电气性能的设计在设计中主要是确定组件工作电压和功率这两个参数。
同时还要根据目前材料、工艺水平和长寿命的要求，让组件面积比较合适，并让单体电池之间的连接可靠，且组合损失较小。
通过对单体太阳电池进行适当的串、并联，以满足不同的需要。
电池串联时，两端电压为各单体电池中电压之和，电流等于各电池中最小的电流；并联时，总电流为各单体电池电流之和，电压取平均值。
组件设计举列：用①40mm勺单晶硅太阳电池（效率为8.5%）设计一工作电压为1.5伏, 峰值功率为1.2瓦的组件。
单晶硅电池的工作电压为：V=0.41v则串联电池数：2=1.5/0.41=3.66 片，取N S=4片单体电池面积：s=7i/4d =^4/4=12.57cm单体电池封装后功率：P m=100mv/cm xi2.5^8.5%95%=100mw=0.1w式中95%是考虑封装时的失配损失需太阳电池总的片数：N=1.2/0.1=12片太阳电池并联数：N P=N/N s=12/4=3组故用12片①40mm勺单晶硅太阳电池四串三并，即可满足要求。
联接的方法如图7.1但这种联接方法有缺点，一旦其中一片电池损坏、开路或被阴影遮住，损失的不是一片电池的功率，而是整串电池都将失去作用，影响尤为严重。
为了避免这种情况，可以用混联（或称网状连接）接起来，如图7.2，这样，即使有少数电池失效（如有阴影线的）成严重损失。
1.2.2组件的结构单体电池联接后，即可进行封装，以前组件的结构多数是：正面用透光率高的玻璃覆盖，太阳电池的前后面都用透明的硅橡胶粘接，背面用铝板式玻璃作依托，四周用铝质或不锈钢作边框，引出正负极即成组件。
这种组件质量不易保证，封装劳动强度大。
近些年来，国内外组件大多已采用新型结构；正面采用高透光率的钢化玻璃，背面是一层聚乙烯氟化物膜，电池两边用EVA或PVB胶热压封装，四周是轻质铝型材边框，有接线盒引出电极。
组件封装后，由于盖板玻璃，密封胶对透光的影响及各单体电池之间性能失配等原因，组件效率一般要比电池效率低5J0%但他也有些玻璃胶的厚度及折射率等匹配较好，封装后反而使效率有所提高。
太阳电池组件经常暴露在阳光下直接经受当地自然环境的的影响，这种影响包括环境、气象和机械因素。
为了保证使用的可靠性，经过一系列的性能和环境试验，湿、温度循环、热冲击、高温高湿度老化、盐水喷雾、低湿老化、耐气候性、室外曝晒、冲击、振动等试验，如应用在特殊场合还要进行一些专门试验。
工厂生产的通用组件一般都已考虑了蓄电池所需充电电压，阻塞二极管和线路压降，以及温度变化等因素而进行了专门的设计，如用36*0片晶体硅太阳电池串联而成的组件即可充分满足对12V蓄电池的充电需要。
各种组件功率大小从数瓦到数十瓦不等，用户选用非常方便。
这在串联电池数目较多时的对应的电池之间连片连，也不致于对整个输出造工厂生产的太阳组件在正式投产之前一般要图混联1.2.3太阳电池方阵在实际使用中，往往一块组件并不满足使用现场的要求，可将若干组件按一定方式组装，在固定的机械结构上，形成直流发电的单元，即为太阳电池方阵。
太阳电池方阵在安装的时候，应固定牢靠，能够经受当地最大风力。
且离地面要有一定的高度，以免冬天积雪掩埋。
方阵与地面之间要有一定的倾角。
有些方阵的组件两端并联有旁路二极管，有的方阵带有跟踪系统成聚光装置，下面分别加以讨论：1.2。
3。
1方阵的倾角太阳电池方阵通常是面向赤道放置，相对地平面有一定倾角。
倾角不同，各个月份方阵面接收的太阳辐射量差别很大。
对于全年负载均匀的固定式光伏方阵，如果设计斜面的辐射量小，意味着需要更多的太阳电池来保证向用户供电；如果倾面各月太阳辐射量起伏很大，意味着需要大量的蓄电池来保证太阳辐射量低的月份的用电供应。
这些都会提高整个系统的耗费。
因此，确定方阵的最优倾角是光伏发电系统中不可缺少的一个重要环节。
对于方阵倾角的选择应结合以下要求进行综合考虑：连续性。
一年中太阳辐射总量大体上是连续变化的，多数是单调升降，个别也有少量起伏，但一般不会大起大落。
均匀性。
选择倾角，最好使方阵表面上全年接收到的日平均辐射量比较均匀，以免夏天接收辐射量过大，造成浪费；而冬天接受到的辐射量太小，造成蓄电池过放以至损坏，降低系统寿命，影响系统供电稳定性。
极大性。
选择倾角时，不但要使方阵表面上辐射量最弱的月份获得最大的辐射量，同时还要兼顾全年日平均辐射量不能太小。
同时，对特定的情况要作具体分析。
如，有些特殊的负载（灌溉用水泵、制冷机等，夏天消耗功率多，方阵倾角的取值当然应使得方阵夏日接收辐射量相对冬天要多才合适。
1.2.3. 2旁路二极管为了保证系统的可靠运行，有些系统还在组件两端并联旁路二极管，其作用是在组件开路或遮荫时，提供电流通路，不致于使整串组件失效（见下图）。
使用时要注意极性，旁路二极管的正极与太阳电池组件的负极相连，负极与组件的正极相连，不可接错。
平时旁路二极管处于反向偏置状态，基本不消耗电能。
显然，旁路二极管的耐压和允许通过正向电流应大于组件的工作电压及电流。
1.2.3.3跟踪系统由于太阳的方位角和高度角每日每时都在作周期性的变化。
固定方阵接收的太阳辐射 显然可以接收更多的辐跟踪方式根据要求不同，可以单独跟踪太阳方位角（称一维跟踪） 太阳高度角（称二维跟踪），后者效果较好，但结构也相对复杂。
跟踪的方法有机械方法，物理方法，电子方法及计算机控制的高精密度跟踪系统等。
使用跟踪装置能提高太阳电池方阵的输出功率，但要增加部分投资，同时也带来了方阵结构的复杂性和不可靠因素，转动也要消耗一定的能量，所以采用跟踪系统是否合算，要进行综 合考虑。
一般小型方阵都不推荐采用跟踪装置。
1.2.3. 4 聚光太阳电池方阵按接收的光线的方式的不同可以分为聚光式方阵和非聚光（平板式）方 阵，前者是将太阳光聚到太阳电池上，以提高输出功率。
强可增加数倍到几百甚至上千倍， 电池效率虽有提高， 光后电池的工作温度的升高而导致对效率影响的增加， 或水冷等。
一般来说，聚光方阵都要采用跟踪方式，否则很可能会对发电量产生负面影响。
聚光方阵需要一套聚光、 跟踪、冷却等装置，增加了系统的成本和复杂程度，但由于效率有 所提高，尤其是在同时需供热的大型系统中，聚光方阵具有突出的优越性，因而聚光组件及方阵的研究还是有一定的价值的。
1.2.4太阳电池发电系统的设计一个完善的太阳电池发电系统需要考虑很多因素，进行各种设计，如电气性能设计、 热力设计、静电屏蔽设计、机械结构设计等等，对地面应用的独立电源系统来说， 是根据使用要求，决定太阳电池方阵和蓄电池规模，以满足正常工作的需求。
图旁路二极管的连接能只有在中午时分才最强，如能使方阵面始终与太阳光线保持垂直, 射能量，因此要利用跟踪装置。
，也可以同时跟踪经过聚光后，照在太阳电池上的光 但并不与光强成正比， 主要是由于聚 因而要采用适当的冷却方法，如风冷最主要的光伏发电系统总的设计原则是在保证满足负载用电需要的前提下，确定最少的太阳电 池组件和蓄电池容量，以尽量减少投资，即同时考虑可靠性及经济性。
1.2.4 .1决定方阵发电量的因素光照条件：太阳照在地面太阳电池方阵上的辐射光的光谱，光强受到大气质量、地理位置、 当地气候、气象、地形等多方面因素的影响， 其能量在一日、一月和一年间都有很大的变化。
太阳电池方阵的光电转换效率：由于转换效率受到电池本身的温度和太阳光强、 浮动等因素的影响，因而方阵的输出功率也随着这些因素的改变而出现一些波动。
负载用电情况：由于用途不同，耗电功率、用电时间、对电源可靠性的要求等各不相同。
有 的用电设备有固定的耗电规律，如中继站、航标灯等；有些负载用电则没有规律，如水泵。
这些因素相当复杂，原则上需要对每个发电系统单独进行计算，对一些无法确定数量的影响因素，只能采用一些系数来进行估量。
由于考虑的因素及其复杂程度不同，采取的方法也不一样。
在这里介绍一种比较简单而又实用的设计方法， 这种方法不仅能说明所涉及的概念，而且对一般使用来说足够精确。